Was ist ein digitaler Zwilling, ein sogenannter digital twin?
Digitale Zwillinge galten lange als Zukunftstechnologie. Inzwischen gehören die virtuellen Abbilder von Maschinen, Anlagen oder ganzen Produktionsprozessen in vielen Industrieunternehmen zum Alltag. Mithilfe von Echtzeitdaten simulieren sie das Verhalten ihres realen Gegenstücks und helfen dabei, Prozesse zu steuern, Fehler frühzeitig zu erkennen oder Abläufe zu optimieren.
Die Entwicklung nimmt spürbar Fahrt auf.
Der digitale Zwilling wird zum Standard der Industrie
Die Entwicklung nimmt spürbar Fahrt auf. Laut der aktuellen Bitkom-Studie setzen bereits 48 Prozent der Industrieunternehmen digitale Zwillinge in der Produktion ein. Besonders verbreitet sind zudem digitale Marktplätze mit 53 Prozent sowie IoT-Plattformen mit 46 Prozent. Auch Künstliche Intelligenz spielt mit 42 Prozent inzwischen eine große Rolle in der Industrie 4.0.
Gleichzeitig zeigt die Studie, dass viele Unternehmen weitere Anwendungen bereits planen oder diskutieren. Vor allem bei KI und IoT-Plattformen erwarten Experten in den kommenden Jahren weiteres Wachstum.
Digitale Zwillinge sind damit längst kein Technikexperiment mehr, sondern entwickeln sich zunehmend zu einem zentralen Bestandteil datengetriebener Produktions- und Geschäftsprozesse.
Die Idee dahinter ist eigentlich ganz einfach: Ein reales Objekt erhält ein digitales Gegenstück.
Was digitale Zwillinge heute schon können
Die Idee dahinter ist eigentlich ganz einfach: Ein reales Objekt erhält ein digitales Gegenstück. Dieses virtuelle Modell verarbeitet laufend Daten aus Sensoren, Maschinen oder Software-Systemen und bildet den Zustand des Originals möglichst präzise ab. Dadurch lassen sich neue Prozesse simulieren, Fehler frühzeitig erkennen oder Abläufe optimieren, noch bevor in der Realität etwas passiert.
Typische Anwendungsfälle sind heute:
- Produktionsanlagen simulieren, optimieren und automatisieren
- Wartungsbedarfe frühzeitig erkennen
- Lieferketten überwachen und effizienter gestalten
- Energieverbrauch reduzieren
- Produktionsausfälle vorhersagen
- Neue Fabriken virtuell planen
- Produkte testen, bevor sie gebaut werden
Besonders in der Industrie entstehen dadurch enorme Vorteile. In der Automobilindustrie werden bereits komplette Fabriken als digitale Zwillinge nachgebaut, um Produktionslinien virtuell zu testen und Engpässe frühzeitig zu erkennen. Flugzeughersteller nutzen digitale Zwillinge sogar über den gesamten Lebenszyklus eines Flugzeugs hinweg, von der Konstruktion bis zur Wartung.
Das Prinzip lässt sich auch auf Alltagsgeräte übertragen, wie eine smarte Waschmaschine mit digitalem Zwilling, die nach der Auslieferung weiterhin Nutzungsdaten liefert. Fehler könnten dadurch schneller erkannt werden, teilweise sogar ohne Technikerbesuch. Gleichzeitig bekämen Kunden Hinweise, wie sie Energie sparen oder Geräte effizienter nutzen können.
Mittlerweile entstehen digitale Zwillinge ganzer Städte, etwa wie in Singapur. Dort hilft das virtuelle Abbild der gesamten Stadt dabei, Verkehrsflüsse, Energieversorgung oder Klimamodelle zu simulieren. Viele Kommunen setzen solche Systeme inzwischen für Smart-City-Projekte ein, wie z.B. der Rotterdamer Hafen.
Reicht es eigentlich noch aus, nur Maschinen digital abzubilden?
Der nächste logische Schritt: Der Mensch als digitaler Zwilling?
Je komplexer Produktions- und Lieferketten werden, desto stärker rückt eine Frage in den Mittelpunkt: Reicht es eigentlich noch aus, nur Maschinen digital abzubilden? Denn Produktionsprozesse bestehen nicht nur aus Technik. Sie bestehen auch aus Menschen. Aus Entscheidungen. Aus Erfahrung und Wissen. Aus Belastung. Aus Zusammenarbeit. Genau hier beginnt derzeit die nächste Entwicklungsstufe: der „Human Digital Twin“, also der digitale Zwilling des Menschen.
Dabei geht es nicht zwingend um eine vollständige virtuelle Kopie einer Person. Vielmehr werden Bewegungen, Arbeitsabläufe, Qualifikationen, Belastungen oder Entscheidungen digital modelliert, um Prozesse besser planen zu können.
Gerade zum Beispiel in der Logistik verschwimmt die Grenze zwischen Prozessoptimierung und Beschäftigtentracking oft sehr schnell. Wird etwa bei einem Lkw der Standort, die Fahrzeit, das Bremsverhalten, der Kraftstoffverbrauch, die Beladung oder die Route per Sensorik erfasst, dient das zunächst der Steuerung der Lieferkette oder Schutz der Ladung. Gleichzeitig entstehen dadurch aber auch sehr genaue Daten über das Verhalten des Fahrers, etwa zu Tempo, Pausen, Arbeitsweise oder Zeitdruck.
Virtuelle Mitarbeiterprofile helfen dabei, Arbeitsplätze anzupassen oder Produktionsabläufe effizienter zu gestalten.
Erste Praxisbeispiele gibt es bereits
Was zunächst futuristisch klingt, beginnt in einzelnen Bereichen also bereits Realität zu werden. So werden in modernen Fabriken Bewegungsdaten genutzt, um ergonomische Belastungen zu analysieren. Virtuelle Mitarbeiterprofile helfen dabei, Arbeitsplätze anzupassen oder Produktionsabläufe effizienter zu gestalten.
In hochautomatisierten Produktionsumgebungen arbeiten Forscher bereits an Systemen, die nicht nur Maschinenzustände, sondern auch Aufmerksamkeit, Entscheidungsverhalten oder Reaktionszeiten von Beschäftigten berücksichtigen.
Auch außerhalb der Industrie taucht das Konzept von "Digital Twins", digitaler Zwillinge, zunehmend auf. In der Medizin werden bereits digitale Abbilder von Organen oder ganzen Patienten genutzt, um Therapien zu simulieren oder Behandlungen individueller anzupassen.
Der digitale Zwilling geht noch einen Schritt weiter: Er bringt alles zusammen und macht reale Prozesse zunehmend simulierbar.
Wenn der Mensch Teil der Simulation wird
Die eigentliche Veränderung liegt vermutlich noch tiefer. Industrie 4.0 begann damit, Maschinen zu vernetzen. Künstliche Intelligenz erweitert diese Systeme inzwischen um Prognosen und automatisierte Entscheidungen. Der digitale Zwilling geht noch einen Schritt weiter: Er bringt alles zusammen und macht reale Prozesse zunehmend simulierbar. Und irgendwann gehört dazu zwangsläufig auch der Mensch, nicht mehr nur als Bediener der Technik, sondern als Teil des digitalen Gesamtsystems.
Was inzwischen technisch möglich ist, wirkt teilweise erstaunlich. Ein eindrucksvolles Experiment führte das Unternehmen Experience One gemeinsam mit einem stern-Reporter durch. Innerhalb von nur 24 Stunden wurde ein digitaler Zwilling des Journalisten erstellt. Grundlage waren Interviews, Sprachmuster, Texte und persönliche Eigenheiten. Das Ergebnis war ein KI-Doppelgänger, der Humor, Ironie und Kommunikationsstil des Originals erstaunlich präzise nachbilden konnte.
Noch bemerkenswerter sind neuere Experimente aus dem Bereich KI-Persönlichkeitsmodelle. Forschende berichten inzwischen davon, dass sich nach nur wenigen Stunden intensiver Interviews virtuelle Persönlichkeitsmodelle erzeugen lassen, die auch Tage später noch mit hoher Übereinstimmung auf Situationen reagieren wie die reale Person. Teilweise lag die Übereinstimmung des Antwort- und Entscheidungsverhaltens selbst nach einer Woche noch bei rund 85 Prozent.
Wo digitale Mitarbeiter-Zwillinge eingesetzt werden könnten
Digitale Mitarbeiter-Zwillinge könnten künftig beispielsweise genutzt werden, um:
- Arbeitsbelastungen realistischer zu simulieren oder zu automatisieren
- Schichtpläne besser zu planen
- ergonomische Risiken frühzeitig zu erkennen
- Lern- und Qualifizierungsbedarfe vorherzusagen
- Zusammenarbeit in Teams zu analysieren
- Personalausfälle in Lieferketten zu simulieren
- Kundeninteraktionen zu trainieren
Besonders spannend wird das dort, wo Mensch und Maschine eng zusammenarbeiten. In modernen Produktionsumgebungen genügt es oft nicht mehr, nur Maschinen zu simulieren. Entscheidend ist auch, wie Beschäftigte reagieren, Entscheidungen treffen oder unter Belastung arbeiten.
Der Mensch wird damit selbst Teil der digitalen Prozesssimulation und genau darin liegt vermutlich der eigentliche Wendepunkt der Entwicklung.
Sobald nicht mehr nur Maschinen, sondern auch Menschen digital modelliert werden, stellen sich grundsätzliche Fragen
Zwischen Unterstützung und Überwachung
Damit entsteht allerdings auch eine neue Debatte. Denn sobald nicht mehr nur Maschinen, sondern auch Menschen digital modelliert werden, stellen sich grundsätzliche Fragen:
- Welche Daten werden erfasst?
- Wer hat Zugriff darauf?
- Wo endet Optimierung und wo beginnt Überwachung?
- Entsteht ein digitaler Leistungsdruck?
- Wie transparent sind solche Systeme?
- Können daraus Verhaltens- oder Leistungsprofile entstehen?
- Wem gehören digitale Persönlichkeitsdaten?
Experten warnen zudem vor Sicherheits- und Datenschutzproblemen. Gerade im Arbeitsumfeld ist das hochsensibel. Denn digitale Zwillinge könnten einerseits helfen, Belastungen zu reduzieren und Prozesse zu verbessern, andererseits aber auch Bewegungen, Entscheidungen und Verhaltensmuster messbar machen. Die Grenze zwischen Unterstützung und Kontrolle könnte dabei schnell verschwimmen.
Fazit
Für Betriebsräte dürfte das Thema digitale Zwillinge künftig deutlich an Bedeutung gewinnen. Denn die Technologie bietet Chancen, Arbeit sicherer, ergonomischer und effizienter zu gestalten. Gleichzeitig wirft sie aber auch sensible Fragen zu Datenschutz, Transparenz sowie möglicher Verhaltens- und Leistungsüberwachung auf. Umso wichtiger wird es sein, digitale Systeme frühzeitig mitzugestalten, bevor aus virtueller Unterstützung digitale Kontrolle wird. (sw)
